CN102290449A - 一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系及制备方法 - Google Patents

一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102290449A
CN102290449A CN2011102135828A CN201110213582A CN102290449A CN 102290449 A CN102290449 A CN 102290449A CN 2011102135828 A CN2011102135828 A CN 2011102135828A CN 201110213582 A CN201110213582 A CN 201110213582A CN 102290449 A CN102290449 A CN 102290449A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
sio
sin
preparation
thicknesses
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011102135828A
Other languages
English (en)
Inventor
张昆
刘彩池
郝秋艳
解新建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University of Technology
Original Assignee
Hebei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University of Technology filed Critical Hebei University of Technology
Priority to CN2011102135828A priority Critical patent/CN102290449A/zh
Publication of CN102290449A publication Critical patent/CN102290449A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系及制备方法。该减反射膜膜系的特征在于该膜系为双层膜结构，一层膜为热氧化法生长或制备的SiO2膜，另一层膜为在SiO2膜上沉积制备的SiNx膜；所述SiO2膜的膜层厚度为10-50nm；所述SiNx膜的膜层厚度为60-100nm，折射率为1.8-2.6。该制备方法依次经过下述常规工序：清洗、制绒、制结和刻蚀后，在氧气气氛中进行820-860℃的低温热氧化，生长或制备SiO2膜，然后通过等离子体增强化学气相沉积方法在SiO2膜上沉积制备SiNx膜，从而得到SiNx与SiO2双层膜的减反射膜膜系。该膜系可大幅度降低膜表面反射率，同时具有钝化作用。

Description

一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系及制备方法
技术领域
本发明涉及多晶硅太阳电池的制备技术，具体是一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系及制备方法。
背景技术
太阳能电池发展的主要趋势是高转换效率和低成本。为了提高电池的转换效率，降低表面的光反射，增加光的有效吸收是十分必要的。采用减反射膜以降低电池表面对阳光的反射损失，即是一种提高转化率和降低成本的方法。
目前企业生产的减反射膜一般只采用一层膜，减反射膜的材料一般为SiNx，常用制备方法为：化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)，其主要原理是利用各种材料在气相间、气相和固体基础表面间所产生的物理、化学过程而沉积薄膜；等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是利用辉光放电的作用产生电子，而这些电子经过与反应气体分子的碰撞而形成等离子体，通过一定的温度、压强等在样品表面经过复杂的物理化学反应而形成固体薄膜。PECVD制备单层减反射膜已经得到了企业的产业化应用。虽然单层膜的制作技术比较成熟，实现了产业化，但是其总体反射率偏高，单晶硅材质反射率平均为10％，多晶硅材质电池反射率平均为20％左右(抛光硅表面的反射率高达35％左右)，不利于提高太阳能的转化率，减少反射损失和降低成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，研制一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系及制备方法。该膜系能使多晶硅片表面的反射率大幅度降低，增加光的吸收率，提高太阳电池的效率，降低生产成本。该制备方法工艺简单、成熟，不需要新设备，适用工业化实施。
本发明解决所述膜系技术问题的技术方案是，设计一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系，其特征在于该膜系为双层膜结构，一层膜为热氧化法生长或制备的SiO2膜，另一层膜为在SiO2膜上沉积制备的SiNx膜；所述SiO2膜的膜层厚度为10-50nm；所述SiNx膜的膜层厚度为60-100nm，折射率为1.8-2.6。
与现有技术相比，本发明多晶硅太阳电池的减反射膜膜系设计了SiNx和SiO2双层膜系结构，该膜系能够大幅度的降低膜表面反射率，使太阳电池的反射率能够大幅降低(最低达到0.21％)，且反射曲线在短波部分分配合理，同时该膜系能够起到一定的钝化作用，具有硬度高、膜层牢固、耐腐蚀，绝缘性、机械特性以及稳定性良好等特点。
附图说明
图1为不同厚度的SiO2单层减反射膜的反射谱，SiO2厚度为10-50nm，作为对照组。
图2为不同厚度的SiNx单层减反射膜的反射谱，SiNx厚度为60-100nm，作为对照组。
图3为本发明不同SiOx厚度的SiNx/SiO2双层减反射膜膜系的反射谱，SiO2厚度为10-50nm，作为实验组。
图4为本发明不同SiNx厚度的SiNx/SiO2双层减反射膜膜系的反射谱，SiNx厚度为60-100nm，作为实验组。
图5为本发明不同SiNx折射率的SiNx/SiO2双层减反射膜膜系的反射谱，SiNx折射率为1.8-2.6，作为实验组。
图6为本发明不同SiNx折射率的SiNx/SiO2双层减反射膜膜系的反射谱，SiNx折射率为1.9-2.5，作为优化组。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步描述本发明。
本发明设计的多晶硅太阳电池的减反射膜膜系(简称膜系)，其特征在于该膜系为双层膜结构，一层膜为热氧化法生长或制备的SiO2膜，另一层膜为在SiO2膜上沉积制备的SiNx膜；所述SiO2膜的膜层厚度为10-50nm；所述SiNx膜的膜层厚度为60-100nm，折射率为1.8-2.6。
本发明膜系的制备方法是：依次经过下述常规工序：清洗、制绒、制结和刻蚀后，在氧气气氛中进行820-860℃的低温热氧化，生长或制备SiO2膜，然后通过等离子体增强化学气相沉积方法(PECVD)在SiO2膜上沉积制备SiNx膜，从而得到SiNx与SiO2(SiNx/SiO2)双层膜的减反射膜膜系(双层膜系)。
本发明制备方法中，所述的工序及工艺本身均为现有技术。因此工艺简单、成熟，不需要新设备，非常适用工业化实施应用。
本发明膜系适用于多晶硅太阳能电池的制备工艺中。由于本发明膜系在多晶硅表面利用热氧化法生长的SiO2薄膜，能够对硅片表面进行有效的表面钝化，因而具有硬度高、膜层牢固、耐腐蚀，绝缘性、机械特性以及稳定性良好等特点，同时其优异的光学性能，透光性好、直射率低，使SiO2膜应用在硅基太阳能电池中后，可起到减反射和钝化的双重效果。
研究表明，本发明膜系影响双层膜总体反射率的参数主要为SiO2膜的膜层厚度、SiNx膜的膜层厚度和SiNx膜的折射率。本发明SiNx/SiO2双层膜系结构的反射率采用的SiO2膜折射率为1.46，Si的折射率为3.58，入射介质的折射率为1.43。SiO2膜的膜层厚度和SiNx膜的膜层厚度可以通过改变反应时间等参数来实现，例如，SiO2膜为840℃的低温热氧化生长所成，在氧气气氛中，通过调整氧化时间来控制SiO2膜的膜层厚度。所述SiNx膜的折射率可以通过调整SiH4与NH3的流量比来实现，流量比调整范围为1.8-2.6，流量比的控制本身为现有技术。本发明SiO2膜的膜层厚度为10-50nm，SiNx膜的膜层厚度为60-100nm。
本发明研究过程中，先在SiNx膜的折射率为2.1、SiNx膜的厚度为60nm不变情况下，设置不同的单层SiO2膜的厚度，以及在SiO2膜的厚度为10nm、SiNx膜的折射率为2.1不变情况下，设置不同的单层SiNx膜的厚度，研究二者对于反射率的影响，从而作为对照组(即实施例1)
其次，在不同的参数组合下，结合太阳电池在630nm处响应最敏感和反射区在长波及短波部分的情况，得到优化的双层膜系结构组合，为实验组(即实施例2)；第三步，根据实验组的结果，做双层膜系结构的进一步优化，得到最佳优化组合(即实施例3)。
在对照组中，SiO2膜的膜层厚度为50nm时，膜系的反射率最低，为10％；SiNx膜的膜层厚度为80nm时，反射率最低，为3％。
在实验组中，优化的膜系为SiNx(60nm，n＝2.2)/SiO2(10nm)，即在双层减反射膜膜系中，SiNx膜的膜层厚度为60nm，折射率为2.2，SiO2膜的膜层厚度为10nm。
在优化组中，膜系SiNx(60nm，n＝2.2)/SiO2(10nm)为最佳的双层膜组合。在630nm处，该SiNx/SiO2膜系的反射率最小，仅为0.21％，反射曲线在短波部分分配最为合理。
本发明未述及之处适用于现有技术。
下面给出具体的实施例，这些实施例仅用于进一步描述本发明，并不限制本申请权利要求的保护范围：
实施例1
本实施例为现有技术的对照组。它记载了不同厚度的单层SiO2膜和SiNx膜的反射谱(参见图1-2)。在图1-2中，SiO2膜的厚度为10-50nm，SiNx膜的厚度为60-100nm。从图1-2中可以看出：50nm厚的SiO2单层膜最小的反射率为10％；80nm厚的SiNx单层膜最小的反射率为3％。
实施例1作为对照组，可以与本发明双层膜系的反射率进行对照。
实施例2
本实施例为实验组。本实验组通过改变SiO2膜的厚度，SiNx膜的厚度和SiNx膜的折射率，测得相关数据(参见图3、图4和图5)。
(1)在SiNx膜的折射率为2.1、SiNx膜的厚度为60nm不变情况下，研究了SiO2膜的厚度对双层膜系总反射率的影响。
(2)在SiO2膜的厚度为10nm、SiNx膜的折射率为2.1不变情况下，研究了SiNx膜的厚度对双层膜系总反射率的影响。
(3)在SiO2膜的厚度为10nm、SiNx膜的厚度为60nm不变情况下，改变SiNx膜的折射率n1，研究了其对双层膜系总反射率的影响。
与对照组对照可见，本发明设计的双层膜系具有优秀的减反射作用，并初步得到优化的双层膜系。
实施例3
本实施例为优化组。在实验组的基础上，进一步优化了双层膜膜系结构，即在SiO2膜的膜层厚度为10nm、SiNx膜的膜层厚度为60nm不变的情况下，进一步研究SiNx膜的折射率n1，研究了其对双层膜系总反射率的影响，得到最优化的双层膜系(参见图6【增加了图5中没有的区间】和表1)。
表1 不同参数下的SiNx/SiO2膜系的最佳组合参数表(作为优化组)
Figure BDA0000079384870000061
表1中，n1为SiNx膜层的折射率；d1为SiNx膜的膜层厚度，d2为SiO2膜的膜层厚度；R为双层减反射膜膜系的反射率。

Claims (3)

1.一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系，其特征在于该膜系为双层膜结构，一层膜为热氧化法生长或制备的SiO2膜，另一层膜为在SiO2膜上沉积制备的SiNx膜；所述SiO2膜的膜层厚度为10-50nm；所述SiNx膜的膜层厚度为60-100nm，折射率为1.8-2.6。
2.根据权利要求1所述的多晶硅太阳电池的减反射膜膜系，其特征在于所述膜系结构为：SiNx膜的膜层厚度为60nm，折射率n=2.2；SiO2膜的膜层厚度为10nm。
3.一种权利要求1或2所述多晶硅太阳电池的减反射膜膜系的制备方法，该制备方法依次经过下述常规工序：清洗、制绒、制结和刻蚀后，在氧气气氛中进行820-860℃的低温热氧化，生长或制备SiO2膜，然后通过等离子体增强化学气相沉积方法在SiO2膜上沉积制备SiNx膜，从而得到SiNx与SiO2双层膜的减反射膜膜系。
CN2011102135828A 2011-07-28 2011-07-28 一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系及制备方法 Pending CN102290449A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102135828A CN102290449A (zh) 2011-07-28 2011-07-28 一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102135828A CN102290449A (zh) 2011-07-28 2011-07-28 一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系及制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102290449A true CN102290449A (zh) 2011-12-21

Family

ID=45336698

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011102135828A Pending CN102290449A (zh) 2011-07-28 2011-07-28 一种多晶硅太阳电池的减反射膜膜系及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102290449A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107799613A (zh) * 2017-10-17 2018-03-13 张家港协鑫集成科技有限公司 纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜及其制备方法、以及应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101814541A (zh) * 2010-04-09 2010-08-25 上海交通大学 表面分布有金属纳米线的硅太阳电池
CN101853897A (zh) * 2010-03-31 2010-10-06 晶澳(扬州)太阳能光伏工程有限公司 一种n型晶体硅局部铝背发射极太阳电池的制备方法
CN101969075A (zh) * 2010-08-10 2011-02-09 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜及其制备方法
CN102064216A (zh) * 2010-11-22 2011-05-18 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 一种新型晶体硅太阳电池及其制作方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101853897A (zh) * 2010-03-31 2010-10-06 晶澳(扬州)太阳能光伏工程有限公司 一种n型晶体硅局部铝背发射极太阳电池的制备方法
CN101814541A (zh) * 2010-04-09 2010-08-25 上海交通大学 表面分布有金属纳米线的硅太阳电池
CN101969075A (zh) * 2010-08-10 2011-02-09 苏州阿特斯阳光电力科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池双层减反射膜及其制备方法
CN102064216A (zh) * 2010-11-22 2011-05-18 晶澳（扬州）太阳能科技有限公司 一种新型晶体硅太阳电池及其制作方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107799613A (zh) * 2017-10-17 2018-03-13 张家港协鑫集成科技有限公司 纳米绒面多晶硅电池叠层减反射膜及其制备方法、以及应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101866956B (zh) 一种减反射膜及其制备方法
CN109216473B (zh) 一种晶硅太阳电池的表界面钝化层及其钝化方法
CN102723370A (zh) 一种用于太阳能电池的宽光谱多层减反钝化膜
KR20130056364A (ko) 고효율 태양 전지 극 저 표면 재결합 속도를 달성하기 위한 패시베이션 방법 및 장치
CN202502996U (zh) 双层减反射膜冶金多晶硅太阳能电池片及太阳能电池板
CN101436616B (zh) 硅太阳能电池双层减反射薄膜及其制备方法
CN102856174B (zh) 氮化硅的膜制备方法、具有氮化硅膜的太阳能电池片及其制备方法
Birkholz et al. Evolution of structure in thin microcrystalline silicon films grown by electron-cyclotron resonance chemical vapor deposition
CN102361037A (zh) 一种晶体硅太阳能电池四层减反射膜及其制备方法
CN102222733A (zh) 双层氮化硅减反射膜制备方法
CN103000704A (zh) 一种多晶硅太阳电池减反射膜及其制备方法
CN101577294A (zh) 一种晶硅太阳能电池双层减反射膜及其制备方法
CN103117310A (zh) 双层氮化硅减反射膜及其制备方法
CN101950762A (zh) 硅基太阳能电池及其制备方法
CN102354712A (zh) 一种宽谱高反射率异形分布式布拉格结构及其制作方法
CN107068774A (zh) 太阳能电池减反钝化膜及其制备方法及太阳能电池片
CN103296094A (zh) 一种多晶硅太阳电池减反射膜及其制备方法
CN103258919A (zh) 非晶硅与多晶硅薄膜界面钝化及制备spa结构hit电池的方法
CN202616239U (zh) 一种低损伤高钝化的太阳能电池
JP2013542317A (ja) 太陽電池を製造するための基板をコーティングする方法
CN102260857B (zh) 一种晶硅表面镀膜及其制备方法
CN1933185A (zh) 廉价多晶硅薄膜太阳电池
CN103066132B (zh) 一种用于太阳能电池的双层氮化硅减反射膜及其制备方法
CN101958365A (zh) 实现太阳能电池缓变叠层减反射薄膜的方法
CN105244411B (zh) 一种硅基太阳能电池及其单晶硅片钝化方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111221